安榮朝

(山東電力建設(shè)第三工程公司,山東青島 266100)

電廠給水泵異常振動分析與處理

安榮朝

(山東電力建設(shè)第三工程公司,山東青島 266100)

作為電廠的心臟,給水泵的振動問題不容忽視。針對電廠給水泵異常振動問題,根據(jù)不同的振動特征,分類論述了給水泵振動故障產(chǎn)生的原因,并概括了其處理方式。

電廠 給水泵 振動

1 引言

在轉(zhuǎn)動機械運行中,振動是的常見故障,幅度很小的振動不會對其正常運行產(chǎn)生影響,但是發(fā)生嚴(yán)重的幅度較大的振動時會影響整個機組的正常運行。作為電廠的心臟,給水泵的振動問題不容忽視。在大容量、高參數(shù)機組快速發(fā)展的形勢下,給水泵的振動問題變得尤為突出。

給水泵內(nèi)部存在著機械和水力產(chǎn)生的動態(tài)力,因此大量的振動不可避免。給水泵振動的誘因復(fù)雜,下面按照給水泵的振動特征,分類介紹電廠給水泵振動產(chǎn)生的原因。

2 給水泵振動原因分析

2.1 轉(zhuǎn)子失衡和轉(zhuǎn)子不對中

2.1.1轉(zhuǎn)子失衡

在臨界轉(zhuǎn)速以下時,因轉(zhuǎn)子失衡而引起的振動振幅隨轉(zhuǎn)速增加而增加,在臨界轉(zhuǎn)速以上時,隨轉(zhuǎn)速增加振動振幅趨近于一個較小的穩(wěn)定值,在接近臨界轉(zhuǎn)速時發(fā)生共振,此時振幅達(dá)到最大峰值。

其振動機理為：給水泵轉(zhuǎn)子的各個橫截面的質(zhì)心連線與各截面的幾何中心的連線不重合使轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時各截面的離心力構(gòu)成一個空間連續(xù)力系,造成轉(zhuǎn)子的撓度曲線為一連續(xù)的三維曲線。在高轉(zhuǎn)速情況下,質(zhì)量偏心即使數(shù)量很小也會產(chǎn)生很大的離心力。這個空間離心力系和轉(zhuǎn)子的撓度曲線以與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相同的速度旋轉(zhuǎn),從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生工頻振動。

2.1.2轉(zhuǎn)子中心不對中

發(fā)生轉(zhuǎn)子中心不對中時軸承油膜壓力反向變化,轉(zhuǎn)子軸向振動或徑向振動的較大頻率分別為1倍頻和2倍頻,并且有聯(lián)軸器偏轉(zhuǎn)、油膜失穩(wěn)、軸承損壞、軸彎曲變形,振幅隨給水泵軸與原動機軸的偏心距大小變化而變。

給水泵轉(zhuǎn)子中心不對中產(chǎn)生的原因不是制造誤差就是安裝誤差,或者是由于運行條件不佳造成的,運行條件包括受熱不均、部件的熱膨脹和扭曲、磨損以及撓性的影響等多種情況?？偟拿渍f不對中的最終結(jié)果是在聯(lián)軸器產(chǎn)生附加彎矩,由此可以看出聯(lián)軸器的選擇很重要。

2.2 給水泵的動靜配合不當(dāng)

轉(zhuǎn)子與靜止部件之間因間隙消失而發(fā)生動靜碰磨是轉(zhuǎn)動機械的常見故障之一,在給水泵的振動故障中有一類是由于動靜部分配合不當(dāng)而引起的。

給水泵此種振動的主頻仍為工頻,但振動信號中出現(xiàn)削波現(xiàn)象,振動的幅值和相位都具有波動特性,嚴(yán)重時會使振幅急劇增大,振動波動的持續(xù)時間長,并且在降速過臨界轉(zhuǎn)速時的振動一般較正常升速時大,宏觀表現(xiàn)為功耗上升但功率下降。

2.3 支撐系統(tǒng)的故障

電廠給水泵的支撐系統(tǒng)通常有軸承座、基礎(chǔ)底座、臺板等,這一系統(tǒng)的狀態(tài)是否良好關(guān)系到給水泵的安全運行。支撐系統(tǒng)的故障一般包括剛度不足、基礎(chǔ)不良等,這些都會引起微小振動,當(dāng)微小振動的固有頻率與某些不平衡激振力頻率重合時就會產(chǎn)生共振,從而強化了給水泵的振動,造成更大的損失。

2.4 油膜振蕩

油膜振蕩是采用油潤滑滑動軸承支承方式的大型轉(zhuǎn)動機械的轉(zhuǎn)軸在軸承中發(fā)生的一種自激振動。正常工作時軸在油膜中旋轉(zhuǎn)時承載其轉(zhuǎn)動的量有兩個,既速度和壓力。壓力是軸承承載能力的關(guān)鍵,壓力在很小時軸承僅能承受輕載。當(dāng)壓力量消失時軸承就不能承擔(dān)起承載作用了,此時單獨的速度量會造成大量的流體流人從而抬高了軸心以便為其提供更多的空間。由于大量潤滑油的連續(xù)抬升作用會導(dǎo)致軸心圍繞軸承的中心發(fā)生渦動,當(dāng)渦動達(dá)到平衡時其頻率恰好是轉(zhuǎn)動頻率的一半,此時的渦動一般并不劇烈,當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速升高到比第一臨界轉(zhuǎn)速的2倍稍高后,半速渦動的渦動速度與轉(zhuǎn)軸的第一階臨界轉(zhuǎn)速相合即產(chǎn)生共振,表現(xiàn)為強烈的振動現(xiàn)象,這便為油膜振蕩∞J。油膜振蕩一旦發(fā)生就將始終保持轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速的渦動頻率,不再隨轉(zhuǎn)速的升高而升高。

2.5 原動機的故障

驅(qū)動給水泵運轉(zhuǎn)的原動機也是轉(zhuǎn)動機械,也有可能產(chǎn)生故障或者振動,從而引起或者帶動給水泵振動。

3 處理方式

給水泵振動劇烈,超越報警值時,必須對其進(jìn)行處理。首先進(jìn)行頻譜分析,確定故障原因,及時進(jìn)行故障處理。同時還應(yīng)該做好日常維護(hù)工作。

(1)為保證轉(zhuǎn)子質(zhì)量平衡,電廠給水泵在安裝調(diào)試前必須進(jìn)行動、靜平衡試驗,調(diào)整轉(zhuǎn)子質(zhì)心位置,使不平衡力減小到能夠滿足穩(wěn)定運行為止。在運行時出現(xiàn)不平衡,可以進(jìn)行現(xiàn)場動平衡。

(2)轉(zhuǎn)子不對中的預(yù)防措施為在給水泵安裝或檢修后找對中心,暖泵時應(yīng)充分暖泵避免因溫差從而使泵體變形、中心不正,合理設(shè)計管路不應(yīng)讓管路的本身重量或膨脹推力使軸心錯位。

(3)當(dāng)振動是由于給水泵的動靜部分配合不當(dāng)引起時,應(yīng)查看泵體是否變形或者泵軸是否彎曲,如果是因為摩擦而產(chǎn)生的振動應(yīng)采取擴大動靜間隙的方法減小摩擦,在運行時盡量減少外界對給水泵的擾動,也可以隨著振動的變化調(diào)整軸頸的中心位置。

(4)支撐系統(tǒng)的故障最好的處理方式是提高軸承座的剛度,加固基礎(chǔ),緊固地腳螺栓。

(5)對于流體流動異常的另外兩方面因素的最好預(yù)防措施就是選用性能優(yōu)良的給水泵,掌握好給水泵的運行特性,避免其在不穩(wěn)定工況下運行。

4 結(jié)語

分析電廠給水泵振動故障的目的就是為了掌握事故機理、找出故障的原因、確定事故的嚴(yán)重程度。利用高效監(jiān)測手段,從電廠給水泵振動故障的特征出發(fā),可以快速、準(zhǔn)確地確定故障原因和發(fā)生位置。在此基礎(chǔ)上改善設(shè)備條件、優(yōu)化運行手段,以便及時、正確地預(yù)防和識別系統(tǒng)的故障,盡可能地避免安全事故和經(jīng)濟損失的發(fā)生。

[1]安連鎖,呂玉坤.泵與風(fēng)機[M].北京：中國電力出版社,2008.

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[3]楊紹宇,劉曉鋒,童小忠,等.大型鍋爐高能給水泵振動故障分析與診斷方法[J].汽輪機技術(shù),2006,48(3)：230-232.

安榮朝(1981-),男,助理工程師,主要從事電廠設(shè)備安裝、檢修及調(diào)試方面的工作。